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1、奇妙的电磁干扰05级第二学期电子作业2 解决电磁干扰的方法3 电磁干扰对人体的危害及防护1 电磁干扰的应用举例n在汽车电控系统中，传感器产生的低于1V的弱电信号很 容易受到电磁干扰，成为错误信号，所以加装了屏蔽线来 防止电磁干扰。一但屏蔽线损坏，ECU就会收到被干扰的 信号而失去正常控制，且自诊断系统的报警灯闪烁。 例 如，一辆雪佛来轿车，在氧传感器附近自行加装了 一个高音喇叭，电源线取自点火开关。事后不久，发现发 动机报警灯不时出现报警现象，提取故障码为13(氧传感 器)，测量氧传感器的输出电压，其值在0.10.3 V间不 停变化，说明氧传感器正常，但当按喇叭时，氧传感器输 出信号就发生混乱
2、，发动机的运转也瞬时失常。将喇叭拆 除后，故障排除。总结：这是人为制造干扰源的典型事例。汽车电器元件 的安装位置和线路布置有一定设计要求，随意加装报警及 防盗等装置，会引发电控系统工作异常。 什么是电磁干扰(EMI)(Electromagnetic Interference)，有传导干扰和辐射干 扰两种。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干 扰 是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网 络。在高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚 、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统 电磁干扰在军事上的应用在科索沃战争中，北约读南联
3、盟的空袭，无论是大战 还是小战，只要飞机出动，只要采取军事行动，就必须 使用电子干扰装备。采用的装备主要是EC-130H专用通 信干扰机和EA-6B“徘徊者”电子战飞机，对预定攻击区 域实施全频谱强电磁干扰。EA-6B电子战飞机上装有雷 达欺骗、通信干扰、战术杂音干扰和卡盘式箔片撒布等 高技术电子对抗装置，主要遂行远距离干扰和护航干扰 任务。具体方式包括发射强干扰电磁波，在进行远距离 干扰时，它通常飞行在攻击编队的正前方，用布撒金屑 条、投掷红外诱骗弹和实施积极干扰等方法掩护攻击编 队。该机还装有反辐射导弹，对南联盟防空、雷达 进行 压制和打击。电磁干扰导弹致使敌方导弹偏离目 标概念n在电子设
4、备及电子产品中，电磁干扰（ Electromagnetic Interference）能量通过传导性 耦合和辐射性耦合来进行传输。为满足电磁兼容 性要求，对传导性耦合需采用滤波技术，即采用 EMI滤波器件加以抑制；对辐射性耦合则需采用 屏蔽技术加以抑制。在当前电磁频谱日趋密集、 单位体积内电磁功率密度急剧增加、高低电平器 件或设备大量混合使用等因素而导致设备及系统 电磁环境日益恶化的情况下，其重要性就显得更 为突出。 电磁屏蔽简介n屏蔽通常分为磁屏蔽和电屏蔽。 磁屏蔽指的是对磁场（H场）的屏蔽，通常是 从2K100K，磁屏蔽材料是坡莫合金，镍铁合 金，镍钢合金等高磁导率的铁磁性材料，是屏蔽 变
5、压器,CRT等低频磁场源最有效的材料。应该注 意的是当场强很大时，会使磁屏蔽材料饱和，降 低屏蔽效能，所以要选择合适的材料、板材厚度 、层数以及加工工艺。 电屏蔽指的是对电场（E场）的屏蔽，它通 常可选用的屏蔽材料种类比较多 金属屏蔽n可用屏蔽效率(SE)对屏蔽罩的适用性进行评估，其单位是 分贝，计算公式为 nSEdB=A+R+B n其中 nA：吸收损耗(dB) nR：反射损耗(dB) nB：校正因子(dB)(适用于薄屏蔽罩内存在多个反射的情 况) n一个简单的屏蔽罩会使所产生的电磁场强度降至最初的十 分之一，即SE等于20dB；而有些场合可能会要求将场强 降至为最初的十万分之一，即SE要等于
6、100dB。 n吸收损耗是指电磁波穿过屏蔽罩时能量损耗的数量，吸收 损耗计算式为 AdB=1.314(f)1/2t 其中 f：频率(MHz) ：铜的导磁率 ：铜的导电率 t：屏蔽罩厚度 反射损耗(近场)的大小取决于电磁波产生源的性质以及与 波源的距离。对于杆状或直线形发射天线而言，离波源越 近波阻越高，然后随着与波源距离的增加而下降，但平面 波阻则无变化(恒为377)。 近场反射损耗可按下式计算nR(电)dB=321.8-(20lg r)-(30lg f)-10lg(/) nR(磁)dB=14.6+(20lg r)+(10lg f)+10lg(/) n其中 nr：波源与屏蔽之间的距离。 nSE
7、算式最后一项是校正因子B，其计算公式为 nB=20lg-exp(-2t/) n此式仅适用于近磁场环境并且吸收损耗小于10dB的情况 。由于屏蔽物吸收效率不高，其内部的再反射会使穿过屏 蔽层另一面的能量增加，所以校正因子是个负数，表示屏 蔽效率的下降情况。 屏蔽设计难点 由于接缝会导致屏蔽罩导通率下降，因此屏蔽 效率也会降低。要注意低于截止频率的辐射其 衰减只取决于缝隙的长度直径比，例如长度直 径比为3时可获得100dB的衰减。在需要穿孔 时，可利用厚屏蔽罩上面小孔的波导特性；另 一种实现较高长度直径比的方法是附加一个小 型金属屏蔽物，如一个大小合适的衬垫。上述 原理及其在多缝情况下的推广构成多
8、孔屏蔽罩 设计基础。 屏蔽效率计算公式nSE=20lg (fc/o/)-10lg n n其中 nfc/o：截止频率 nn：孔洞数目 屏蔽效能n, 屏蔽体对辐射干扰的抑制能力用屏蔽效能SE（ Shielding Effectiveness）来衡量，屏蔽效能的定义:没 有屏蔽体时，从辐射干扰源传输到空间某一点(P)的场强 1（ 1）和加入屏蔽体后，辐射干扰源传输到空间同一点 (P)的场强 2（ 2）之比，用dB（分贝）表示。n屏蔽效能表达式为n (dB) 或 （dB） l能量密度包括电场分量能量密度和磁场分 量能量密度，通过对由同一场源所产生的 电场、磁场分量的能量密度进行比较，可 以确定场源在不
9、同区域内何种分量占主要 成份，以便确定具体的屏蔽分类。能量密 度的表达式由下列公式给出:电场分量能量密度 磁场分量能量密度 截止波导在电磁屏蔽中的应用 n电子设备要在复杂的电磁环境中正常工作，满足日益严格 的电磁兼容标准，电磁屏蔽是十分必要的。有一点需要注 意的是屏蔽体的总体屏蔽效能是由屏蔽体中最薄弱的环节 决定的，要使屏蔽体的屏蔽效能达到某一个值，屏蔽体上 的所有部位都要达到这个值。例如要求屏蔽系统在 10GHz 时获得大于或等于100dB屏蔽水平，则屏蔽体上 的所有组成部件，均应达到这个水平的屏蔽效能；假如其 中某一部分在组装时只达到了60dB，则整个屏蔽系统的 屏蔽效能将降到60dB。因
10、此，屏蔽系统的各个组成部分 ，其屏蔽性能水平的匹配是十分重要的。屏蔽体上的电磁 屏蔽薄弱环节是由于各种原因需要保留的孔洞和不同部分 的连接形成的缝隙。解决孔洞电磁泄漏的一个方法是截止 波导。 w波导是简单的管状金属结构，它在电气上呈现高通滤波器 的特性。波导允许截止频率以上的信号通过，而低于截止 频率的信号则被阻止或衰减，这与高通滤波器的频率特性 相似。利用这个特性，我们可以设计波导的截止频率使干 扰信号的频率落在波导的截止区内，这样干扰信号就不能 穿过波导，换言之，波导起到了电磁屏蔽的作用。工作在 截止区的波导称为截止波导。波导的截止频率可应用下列公式计算：对于圆形截面的波导： fcutof
11、f 6900 / D 式中：D 直径（英寸）；fcutoff 频率（ MHz）对于矩形截面的波导： fcutoff 5900 / L式中：L 矩形截面的对角线长度（英寸） ；fcutoff 频率（MHz） 要保证波导对电磁波有较 大的衰减，应使波导的截止频率为要屏蔽的电磁波频率的 5倍以上。当满足这个条件时，长度为 T 的波导对电磁波 的衰减 S 为：对于圆形截面的波导： S = 32 T / D （dB）对于矩形截面的波导： S = 27 T / L （dB） 返回電磁波對人體的危害 電磁波輻射能量較低，不會使物質發生游離現象 ，也不會直接破壞環境物質，但在到處充滿電子 訊用品器材的現代生活
12、，其電磁干擾特性卻不可 掉以輕心，因為它隨時可能使人面臨危害的境地 。電磁波的危害長時間使用電腦之後，會感到身 體疲勞、眼睛疲倦、肩痛、頭痛、想睡、不安， 這些都是受了電磁波的影響。電磁波還會使人的 免疫機能下降、人體中的鈣質減少，並引致異常 生產、流產、視覺障礙、阻礙細胞分裂如癌、白 血病、腦腫瘤.等。此外，電磁波會散發出一種 擾亂人體狀態的正離子。防护建议1、老人、儿童和孕妇属于电磁辐射的敏感人群， 在有电磁辐射的环境中活动时，应根据辐射频率 或场强特点，选择合适的防护服加以防护。建议 孕妇在孕期，尤其在孕早期，应全方位加以防护 ，对于电磁辐射的伤害不能存有侥幸心理。 2、合理使用电器设备，保持安全距离，减少辐 射危害。 注意多食用富含维生素A、维生素C和蛋白质的食 物，加强机体抵抗电磁辐射的能力。 3、平时注意了解电磁辐射的相关知识，增强预防 意识，了解国家相关法规和规定，保护自身的健 康和安全不受侵害
